Как проверять тиристоры — пошаговая инструкция

Тринистор - это особый вид полупроводников, который относится к подклассу тиристоров и к классу диодов . Он представляет из себя диод, но у этого "диода" имеется также и третий вывод, называемый Управляющим Электродом (УЭ). Получается, тринистор - это диод с тремя выводами:-).Тринисторы также называют по виду подкласса - тиристоры - и ошибки в этом нет, поэтому в этой статье я их буду называть просто тиристорами.

Выглядят они как-то вот так:

А вот и схемотехническое обозначение тиристора

Принцип работы тиристора основан на Принципе работы реле . Реле - это электромеханическое изделие, а тиристор - чисто электрическое. Давайте же рассмотрим принцип работы тиристора, а иначе как мы его тогда сможем проверить? Думаю, все катались на лифте;-). Нажимая кнопку на какой-нибудь этаж, электродвигатель лифта начинает свое движение, тянет трос с кабиной с вами и соседкой тетей Валей килограммов под двести и вы перемещаетесь с этажа на этаж. Как же так с помощью малюсенькой кнопочки мы подняли кабину с тетей Валей на борту? В этом примере и основан принцип работы тиристора. Управляя маленьким напряжением кнопочки мы управляем большим напряжением... разве это не чудо? Да еще и в тиристоре нет никаких клацающих контактов, как в реле. Значит, там нечему выгорать и при нормальном режиме работы такой тиристор прослужит вам, можно сказать, бесконечно.

В настоящее время мощные тиристоры используются для переключения (коммутации) больших напряжений в электроприводах, в установках плавки металла с помощью электрической дуги (короче говоря с помощью Короткого замыкания , в результате чего происходит такой мощный нагрев, что даже начинает плавиться металл)

Тринисторы, которые слева, устанавливают на алюминиевые радиаторы, а тринисторы-таблетки даже на радиаторы с водяным охлаждением, потому что через них проходит бешенная сила тока и коммутируют они очень большую мощность.

Маломощные тринисторы используются в радиопромышленности и, конечно же, в радиолюбительстве.

Давайте разберемся с некоторыми важными параметрами тиристоров. Не зная эти параметры, мы не догоним принцип проверки тиристора. Итак:

1) U y - - наименьшее постоянное напряжение на управляющем электроде, вызывающее переключение тринистора из закрытого состояния в открытое. Короче говоря простым языком, минимальное напряжение на управляющем электроде, которое открывает тринистор и электрический ток начинает спокойно себе течь через два оставшихся вывода - анод и катод тринистора. Это и есть минимальное напряжение открытия тринистора.

2)U обр max - обратное напряжение , которое может выдержать тиристор, когда, грубо говоря, плюс подают на катод, а минус - на анод.

3) I ос ср - среднее значение тока , которое может протекать через тринистор в прямом направлении без вреда для его здоровья.

Остальные параметры не столь критичны для начинающих радиолюбителей. Познакомиться с ними можете в любом справочнике.

Ну и наконец-то переходим к самому важному - проверке тринистора. Будем проверять самый ходовый и знаменитый советский тринистор - КУ202Н.

А вот и его цоколевка

Для проверки тринистора нам понадобится лампочка, три проводка и Блок питания с постоянным током. На блоке питания выставляем напряжение загорания лампочки. Привязываем и припаиваем проводки к каждому выводу тринистора.

На анод подаем "плюс" от блока питания, на катод через лампочку "минус".

Теперь же нам надо подать относительно анода напряжение на Управляющий Электрод (УЭ). Для такого вида тринистора U y - отпирающее постоянное напряжение управления больше чем 0,2 Вольта. Берем полутора вольтовую батарейку и подаем напругу на УЭ. Вуаля! Лампочка зажглась!

также можно использовать щупы мультиметра в режиме прозвонки, на щупах напруга тоже больше 0,2 Вольта

Убираем батарейку или щупы, лампочка должна продолжать гореть.

Мы открыли тиристор с помощью подачи на УЭ импульса напряжения. Все элементарно и просто! Чтобы тиристор опять закрылся, нам надо или разорвать цепь, ну то есть отключить лампочку или убрать щупы, или же подать на мгновение обратное напряжение.

Можно также проверить тиристор с помощью Мультиметра . Для этого собираем его по этой схемке:

Так как на щупах мультика в режиме прозвонки имеется напряжение, то подаем его на УЭ. Для этого замыкаем между собой анод и УЭ и сопротивление через Анод-Катод тиристора резко падает. На мультике мы видим 112 миллиВольт падение напряжения. Это значит, что он открылся.

После отпускания мультик снова показывает бесконечно большое сопротивление.

Почему же тиристор закрылся? Ведь лампочка в прошлом примере у нас горела? Все дело в том, что тиристор закрывается, когда ток удержания стает очень малым. В мультиметре ток через щупы очень малый, поэтому и тиристор закрылся без напряжения УЭ. Есть также схема отличного прибора для проверки тиристора, ее можно глянуть в этой статье.

Также советую глянуть видео от ЧипДипа про проверку тиристора и ток удержания:

Динисторы, тиристоры, симисторы представляют собой полупроводниковые приборы четырехслойной структуры р-п-р-п. Часто при пояснении принципа работы их изображают в виде соединенных между собой, как показано на рис. 1, транзисторов разной проводимости. Как видно из рисунка, тиристор имеет три вывода: анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ). Напряжение, приложенное к р-n переходу одного из транзисторов, обеспечивает отпирание тиристора.

Самая распространенная и характерная неисправность симисторов, тиристоров и динисторов это межэлектродный пробой - анод1-анод2, анод-катод, анод-управляющий электрод, катод управляющий электрод. По этой причине в первую очередь следует проверить омметром сопротивление между электродами. В исправных симисторах, тиристорах, динисторах участок А-К (A1-A2) не прозванивается. Тиристор и симистор , кроме того, можно проверить на исправность р-n перехода между УЭ и К, за исключением приборов со встроенным резистором.

Наилучшие результаты проверки тиристоров и симисторов обеспечивает испытательная схема , изображенная на рис. 2. Для питания схемы используется источник постоянного тока напряжением 12 В с допустимым током нагрузки не менее 200 мА. Резистор R1 ограничивает ток через испытуемый прибор, а резистор R2 - через его управляющий электрод. Схема обеспечивает тестирование тиристоров и симисторов малой и средней мощности. Для проверки прибора необходимо:

1. Включить его в схему, как показано на рис. 2.

2. Кратковременно соединить его УЭ с резистором R2. Прибор должен открыться, напряжение +U тест станет близким к нулю. Прибор остается открытым и при отключенном от R2 управляющем электроде.

3. Разорвать цепь питания анода (УЭ при этом соединен с К) и замкнуть ее вновь. Прибор должен находиться в закрытом состоянии. +U тест при этом равно 12 В.

При тестировании симисторов следует повторить п.п. 2, 3, и R2 при этом должен быть запитан от отрицательного полюса источника питания.

Результат такого тестирования позволяет убедиться в исправности прибора. Тем не менее 100% результатом тестирования следует считать исправную работу полупроводникового прибора в том устройстве, где он установлен.

Динисторы (или диаки и сидаки как их еще называют) не имеют вывода УЭ, и они открываются при превышении напряжения на аноде некоторого значения, указываемого в параметрах на данный тип прибора. Как было сказано выше, с помощью мультиметра динистор можно проверить только на пробой перехода. Для того чтобы точно знать исправен динистор или нет, его следует проверить, включив в испытательную схему (рис. 3), которая питается от регулируемого источника напряжения переменного тока.

Диод D1 представляет собой однополупериодный выпрямитель, конденсатор С1 - сглаживающий, резистор R1 ограничивает ток через динистор. При проверке следует плавно увеличивать напряжение на динисторе. При достижении некоторого порогового значения он откроется, при уменьшении напряжения по достижении протекающего тока значения заданного тока удержания - закроется. После такой проверки необходимо ее повторить, изменив полярность приложенного к динистору напряжения. При проверке в качестве источника напряжения переменного тока во избежание опасности поражения следует использовать трансформатор.

Как правило, проверка тиристора заключается в измерении сопротивления между его анодом и катодом. У исправного тиристора оно всегда бесконечно большое. Между же управляющим выводом и одним из контактов (у тиристоpa — катод) малое сопротивление (от 25 до 390 Ом в зависимости от вида полупроводника) – параметр который сопоставляется с рабочим полупроводником.

Если симистор или тиристор внешне кажется работоспособным, но все, же есть подозрение в его неисправности, то его необходимо проверить. Но как проверить симистор и тиристор на работоспособность?Среди большинства способов поиска неисправности тиристора или симистора, достаточно легкими (не требующими применения особых приставок) считаются два способа проверки.

Первый способ проверки тиристора или симистора

Его можно применить в случае наличия двух стрелочных омметра. Данные приборы нужно подключить по нижеуказанной схеме.

Нужно заметить, что измеряемое сопротивление между катодом и анодом проверяемого полупроводника должно стремиться к бесконечности до того, пока мы не подсоединим щупы другого омметра к управляющему контакту (необходимо соблюдать полярность). Посредством идущего с омметра напряжения, рабочий тиристор отпирается и его сопротивление между катодом и анодом мгновенно уменьшается до нескольких десятков ом.

Второй способ проверки

Данный способ проверки исправности полупроводника заключается в том, что отпирающее напряжение поступает через кнопку с анода.

Необходимо отметить, что вслед за одиночным нажатием кнопки, полупроводник малой мощности будет прибывать в открытом состоянии до тех пор, пока мы не отсоединим щуп омметра от анода тиристора.

Для подобной проверки исправности нет надобности выпаивать симистор из платы — необходимо только отсоединить управляющий контакт от цепей устройства.

Тиристоры как отдельный вид полупроводников, относится к категории диодов. Но в отличие от них, у тиристора есть третий вывод, предназначенный для выполнения задач управляющего электрода.

В фактическом понимании – диод с тремя выводами. Такие полупроводниковые устройства широко применяются и в бытовых приборах, и в регуляторах мощности всевозможных источников света.

Учитывая масштабы использования тиристора, многие домашние мастера сталкиваются с проблемой выхода устройства из строя, но, как и чем его протестировать не знают. Итак, для начала, нужно понять, что это такое и каков его принцип действия.

Что такое тиристор

Тиристор представляет собой одну из разновидностей полупроводниковых приборов, использующих в основе своей работы p-n – переходы. Это электронный ключ, при помощи которого можно регулировать мощную нагрузку с использованием слабых сигналов.

На рынке электротоваров полупроводниковые устройства представлены в достаточно широком ассортименте, классификация которых осуществляется с учетом метода управления и от проводимости:

Динистор (диодный радиоэлемент) – оснащен двумя выводами, а переключение в открытое положение происходит за счет импульсов напряжения с конкретной амплитудой;
Триодный прибор – не способен пропускать в обратном направлении, он функционирует за счет пульсации тока управления, а процесс выключения происходит или при подаче обратного напряжения, или отключением тока в открытом положении. Учитывая коммутационные параметры, устройства бывают и низкочастотными, и высокочастотными, и быстродействующими, и импульсными;
Запираемый тиристор – отключение производится за счет импульсов тока управления (относительно триодного прибора отключается быстрее);
Комбинированно-выключаемый радиоэлемент – отключается при подаче импульса тока управления при одновременном приложении обратного анодного напряжения;
Симистор-устройство с тремя электродами с пятислойной структурой, которое способно в открытом состоянии пропускать ток, и в прямом направлении, и в обратном;
Оптотиристор-радиоэлемент со встроенным светодиодом, за счет которого происходит управление от светового сигнала.

Полупроводниковые приборы данной категории активно используются в составе электронных ключей, выпрямителей, преобразователей, электронном зажигании, регуляторах мощности.

Принцип работы

Тиристоры подразделяются на:

устройства, пропускающие ток в прямом направлении – от «анода» к «катоду»;
устройства, пропускающие ток в обоих направлениях.

Работа переключающегося радиоэлемента сводится к выполнению функции ключа. На управляющий электрод подается команда, благодаря которой устройство получает соответствующее положение: открытый или закрытый.

Помимо этого, устройства данной категории классифицируют на запираемые и незапираемые.

Функционирование запираемых радиоэлементов было описана выше. Незапираемые полупроводниковые изделия переводятся в закрытый режим не за счет команды на управляющем электроде, а при условии, что проходящий через «анод» и «катод» ток принимает величину меньшую, чем ток удержания.

Чем можно проверить

Протестировать работоспособность полупроводника можно следующими способами:

Метод с применением обычной низковольтной лампочки и батарейки. Для этого потребуются: лампочка, три проводка и блок питания с постоянным током. Первым делом выставляется конкретное для загорания лампочки напряжение на блоке питания. Затем к каждому из электродов нужно припаять проводок. Посредством блока питания подается плюс на анод, а минус на катод. После чего, посредством батарейки на 1,5В происходит подача напряжения на управляющий электрод. В качестве индикатора здесь выступает лампочка, если она засветилась, то, переключающийся радиоэлемент функционирует в штатном режиме.
Метод с использованием мультиметра, омметра или тестера. Это наиболее привычный и стандартный способ проверки, где анод и управляющий электрод (его контакты) подключаются к измерительному прибору. Здесь в качестве источника тока выступают батареи прибора, а отклонение стрелки (у аналоговых моделей) либо цифровые показания на экране (у цифровых изделий) используются как показатели исправности/неисправности устройства. Если прибор показывает большое сопротивление, значит, устройство закрыто, если же указывает на небольшие величины – открыто.
Метод с применением двух стрелочных тестеров – омметров. В этом случае два отрицательных вывода с омметров подключаются к катоду тиристора. Положительный вывод одного из омметров подключается к аноду. Сопротивление на табло этого омметра стремится к бесконечности. Как только, положительный вывод другого омметра кратковременно подключается к управляющему электроду тиристора сопротивление предыдущего омметра сразу уменьшается до нескольких десятков Ом поскольку происходит отпирание тиристора.

Как проверить

Учитывая частый выход радиоэлемента из строя, для своевременного нахождения причины неисправности, желательно иметь удобный комбинированный измерительный прибор либо упрощенной модификации, либо цифрового исполнения.

Чтобы получить достоверный результат при проверке, рекомендуется собрать специальное приспособление по предложенной схеме.

Описание схемы

Структура тиристора включает в себя, четыре чередующихся слоя p и n типа проводимости p1n1p2n2. Между слоями образуются электронно-дырочные переходы. Слои p1 и n2 и переходы p1n1 и p2n2 получили название эмиттерных, внутренние слои n1 и p2 и переход между ними являются базовыми, а переход между ними – коллекторный.

Подключение к схеме тиристора возможно благодаря трем выводам:

«Анод» – отвод от слоя p1. На него подается сигнал положительной полярности;
«Катод» – отвод от слоя n2. К нему подключается провод с отрицательной полярностью;
«Управляющий электрод» – отвод от слоя n1. На него подается управляющий сигнал, благодаря которому данный радиоэлемент приводится в рабочее состояние. (Исключение составляют динисторы – у них только два вывода и нет управляющего вывода).

Для проверочных работ над устройствами малой и средней мощности необходимо произвести подачу напряжения на выводы «анод» и «катод», а на управляющий электрод пустить кратковременный сигнал для открытия проводимости между «анодом» и «катодом».

В мультиметре при установке положения измерения сопротивления между щупами возникает напряжение. Можно воспользоваться им при тестировании прибора.

Пошаговое руководство

На катодный отвод тиристора подсоединить черный щуп с отрицательным значением.
На анодный конец тиристора прикрепить красный щуп с положительным значением.
К управляющему электроду подключить выключатель, а другой конец выключателя подсоединить к мультиметру в гнездо с красным щупом.
Установить мультиметр в положение измерения сопротивления в пределах не более 2000 Ом.
Включить выключатель кратковременно и через несколько секунд отключить его.
Проверить удерживается ли прохождение тока. Если да, то тиристор исправен. Для отключения его достаточно прекратить подачу напряжения на «катод» или «анод».
Если данная процедура не дала результата, т.е. проводимость не удерживается, то необходимо выключатель переставить на черный щуп вместо красного и снова повторить пункты 4-6.
Если и в этом случае нет удержания прохождения тока, то тиристор не годится к применению.

Как проверить не выпаивая

Для проверки полупроводникового прибора без выпаивания почти из любой схемы вполне может подойти вышеуказанный метод с применением мультиметра, только необходимо отключить управляющий электрод из цепей схемы.

Прежде чем, начать тестировать тиристор, необходимо ознакомиться с его техническими характеристиками и принципом работы. Именно эти познания помогут точно оценить результаты проверки.
Стандартный мультимер вполне подходит для проверки работоспособности данного радиоэлемента, но современный цифровой прибор отличается не только точностью показаний, но и удобством при эксплуатации.
Собирать измерительное приспособление нужно в полном соответствии с предложенной схемой.